0 引言
目前,市场上的木纹建筑铝型材绝大部分都是使用木纹纸进行热转印生产,因其具有颜色比较丰富多彩、纹理比较真实、质感较好等优点,从而广受客户的追捧。众所周知,木纹纸热转印的原理是通过抽真空将印有木纹图案的木纹转印纸紧贴在铝合金表面的涂层,通过控制转印温度及加热时间,使转印纸上的油墨图案发生升华,将图案转印到铝合金表面的涂层上,从而得到完整、清晰的木纹图案。木纹纸热转印的转印原理决定了其木纹图案纹路较模糊、立体感不强、视觉冲击效果一般、耐候性差等缺点。随着人们生活水平的不断提升及市场需求的升级,高端客户群体对建筑铝合金型材的要求则越来越高,传统的热转印木纹型材因上述缺点,已不能完全满足市场的需求,而铝型材的刨花转印木纹却可以完美地解决以上问题,如图1所示。
图1刨花木纹铝型材
1 建筑铝型材刨花木纹生产工艺流程
根据我司多年来生产建筑铝型材刨花木纹经验,可以简单地将生产工艺归纳为以下几个过程:
潘光旦沿用这些资料,亦以项宏度为始。徐邦达则从更晚的项铨开始。郑银淑沿用潘光旦的研究成果,在编撰嘉兴世系图时,也始于项宏度。实际上,项氏的由来还可以追溯到更远,在项氏三十世孙项乃斌所编写的《嘉禾项氏清芬录》六卷卷首一卷之卷二中有这样一段记载:
水洗→除油→水洗→纳米处理→水洗→烘干→喷底粉→预固化→喷面粉→刨花→固化
2 工艺说明
2.1 前处理
一般来说,在生产过程中,我们会将工艺流程的前五步(水洗、除油、水洗、纳米处理、水洗)统称为前处理。无论是普通喷涂、普通热转印木纹以及刨花木纹,前处理都是一个十分重要的工序,前处理处理不当,铝型材表面会出现缩孔、油印等质量问题,严重的甚至会出现掉粉。除了以上的质量问题,前处理不当对于普通热转印木纹或刨花木纹,还会出现色差、转印后不对色等问题,因此,前处理工艺十分关键,在生产过程中,要非常重视前处理工艺及质量要求。
关于除油,目前只有小部分生产厂家使用的是碱性除油剂,大部分都是使用酸性除油剂,目的是配合后工序的呈酸性的纳米液,减少碱洗后中和的工序,从而降低生产成本。除油剂需要控制其pH在2~3之间,这样才能达到最佳的除油效果。
纳米处理也是非常重要的一个环节,铝型材在纳米处理液中,表面会形成一层膜,而槽液的浓度影响着其膜厚,实际上有部分药水在铝材表面上形成的膜会带有颜色,如果表面的膜层过厚、颜色过重,对于一些颜色比较浅的粉末或比较敏感的粉末,固化后的颜色将与色板存在很大差别,在生产时,则会出现色差问题,从而造成材料报废。因此,我们一般要求做转印木纹的型材做钝化处理时,槽液浓度要控制在中下水平,一般无铬钝化剂与水的重量比例要求为1∶20。喷涂前处理工艺参数如表1所示。
有不少人,喜欢在书房挂一个“忍”字的匾额,用来勉励自己。其中寓意,不言自明。林则徐的书房同样挂有匾额,上面是与“忍”字具有异曲同工之妙的两个字:制怒。
2.2 喷底粉
喷涂刨花木纹的底粉主要有聚亚氨酯型、聚氨酯型和纯聚脂型涂料三种,以聚氨酯型粉末涂料为佳。在生产刨花木纹型材的过程中,根据所生产的木纹颜色不同,需要搭配不同的喷粉底色,主要以黄色居多,少数为白色、橙红色。在木纹热转印过程中,粉末涂层厚度需要达到60μm以上,才能保证转印后的木纹装饰图案持久不掉色;但是在另一方面,如果粉末涂层过厚,转印以后木纹图案的清晰度则会大大降低,粉末涂层过薄,则会在木纹转印过程中,出现偏红色差问题。因此,粉末涂层厚度一般要求控制在60~80μm之间,这样才能使木纹纸的油墨在涂层中彻底渗透,最终呈现的木纹颜色才能达到最好的转印效果。而刨花木纹由于在预固化后,还需要进行喷面粉及刨花,刨花、固化后膜厚测量则会变得不准确,因此要求在喷完底粉及预固化后要测量膜厚,底粉膜厚需在50μm以上才能继续喷面粉、刨花。
表2刨花木纹型材常见质量缺陷原因分析及对策
质量缺陷 原因分析 对策型材上端头无线纹(5cm以上) 型材挂具过短,木纹辊达不到型材上端头 ①根据设备实际情况,设计适当长度的挂具;②通知设备厂家调节设备型材表面线纹不合格(手感差) ①面粉膜厚过低(<20μm);②木纹辊胶皮有破损 ①调整枪距,加大出粉量;②检查木纹辊胶皮,更换木纹辊破损胶皮型材表面面粉脱落 ①预固化后未冷却(型材表面温度高于室温);②底粉与面粉之间附着力差①调整预固化炉温,增加冷却时间,使型材表面温度达到室温状态;②生产前打板确认附着力是否合格颜色过深(不对板) ①纳米处理槽浓度高,无铬钝化剂与水的重量比例>1∶20;②固化时间长(>12min) ①降低纳米处理槽浓度;②减少型材在固化炉的时间下端头无线纹 木纹辊下限过高,达不到型材下端头 ①可用胶皮适当地补刷型材端头线纹;②通知设备厂家调节设备
表1喷涂前处理工艺参数
工序名称 工艺参数槽液成份 工艺参数 温度 时间水洗 自来水 溢流 常温 1~3min除油 酸浓度 pH2~3 常温 5~10min水洗 自来水 溢流 常温 1~3min纳米处理 钝化剂 1∶20 常温 1~3min水洗 自来水 溢流 常温 1~3min烘干 烘干温度65~80℃,时间30~60min
在喷底粉过程中,铝型材表面涂层膜厚不能相差太大,如果涂层相差太大,则会使木纹油墨渗入涂层深度不一,这样不仅会影响木纹图案的装饰效果,同时还会造成后续木纹转印时,不同炉次之间产生色差,造成材料报废。因此,在每次生产时,底粉涂层膜厚差别应控制在小范围内(±10μm),不可相差太大。除了控制涂层厚度外,还要对针孔、桔皮、缩孔、杂色、颗粒、光泽不均等喷涂缺陷严格把控,否则,将会直接影响铝型材表面质量。
特别值得一提的是,在上级教育主管部门的关心下,学校的通用技术专用教室也建设完毕。新进了几十万元的通用技术设备,这让我校教师和学生都大开眼界。很多设备从来就没有看见过,这下可以亲自学习和操作了。这不仅改变了我校的办学条件,同时也给我校增添了科技的力量。对于喜欢搞科技创新的师生无疑是个天大的好消息。设备还在调试当中,就有很多学生参与了进来,都想进入我们的科技创新队伍中来。看到同学们的积极和热情,我仿佛看到了科技正在向我们招手呢!
2.3 预固化
预固化工序是喷涂刨花木纹区别于普通喷涂及普通热转印木纹的工序之一,预固化的目的是让底粉固化完成,这样面粉喷到底粉上面再进行固化就不会与其相结合。一般预固化温度控制在190~220℃之间,实际操作要根据底粉的固化性质及设备情况而定。如果温度过高(>220℃),行进距离又短,那么型材在到达面粉喷房时,温度未降下来,面粉在固化后,将会出现掉粉问题;如果温度过低(<190℃),喷涂底粉将会出现不完全固化,面粉在固化时将与底粉相结合,固化后线纹不明显,立体感差。因此,在预固化时,必须要把控好温度,避免在后续生产过程中出现质量问题。
2.4 喷面粉+刨花
喷面粉+刨花是生产刨花木纹最关键的工序。铝型材在进行预固化后,需要进行充分的冷却,使型材表面温度降至室温,方可开始喷面粉。刨花木纹所使用的面粉的颜色一般为透明或半透明,有的粉末也可以底、面两用,其目的在于可以保持底粉的颜色,保证木纹转印的效果。一般面粉的膜厚控制在20~30μm左右,太厚会影响转印木纹的颜色;太薄则刨花后的线纹不明显,立体感较差。
喷完面粉后,型材表面的粉末处于未固化状态,附着于型材表面,此时进行刨花,将使型材表面粉末形成线纹。刨花前,应提前使用高压气管将刨花胶皮上的粉末吹干净,以免出现杂色的质量问题;还要注意胶皮是否存在破损,如果胶皮破损的话,刨花后的型材表面的线纹将出现间隔性的断开,这是属于比较严重的质量问题。另外,型材进行刨花后应及时检查刨花线纹效果,若发现线纹不合格,应及时处理。
2.5 固化
刨花后的型材需固化,其固化温度及固化时间必须要根据粉末特性来进行调整,一般木纹型材在温度210℃左右,固化10~12min。温度过低,固化不完全,转印时会出现撕不掉纸的情况;温度过高,则会使涂层颜色发生变化,影响转印后的效果。
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3 常见质量缺陷原因分析及改善对策
在刨花木纹铝型材生产的过程中,经常会出现一些大大小小的质量问题,根据我司多年来的生产经验,针对一些常见的质量缺陷,广东高登铝业有限公司对此类质量缺陷简单地做了原因分析及改善对策,具体内容见表2。
4 结语
在现代社会中,刨花木纹的建筑铝型材是一种非常理想的装饰材料,不仅能满足各类消费者及市场的需求,也为一些高档的门窗公司及家具公司提供了更多的选择。但刨花木纹的耐候性及各种相关性能仍需进一步提高,延长其在户外的使用寿命仍是重点研究项目。